(57)【要約】【課題】簡易な構成で、プロトン伝導膜の含水量に応じたガスの検出感度を推定することができるようにする。【解決手段】ポテンショスタット２２によって、アノード電極１６及びカソード電極１８の間に所定の直流電圧を印加すると共に、アノード電極１６及びカソード電極１８の間に流れる電流量を計測する。コンピュータ２４によって、ポテンショスタット２２によって計測された電流量に基づいて、プロトン伝導膜１４の含水量に応じた感度係数を推定する。コンピュータ２４によって、アノード電極１６に検出対象ガスが供給されているときにポテンショスタット２２によって計測された電流量に基づいて、検出対象の気体中に含まれる検出対象ガスの濃度を検出する。【選択図】図１
2013007702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロトン伝導膜の一方の面にアノード電極を設け、前記プロトン伝導膜の他方の面にカソード電極を設けた燃料電池と、
前記アノード電極及び前記カソード電極の間に所定の直流電圧を印加すると共に、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に流れる電流量を計測する電流計測手段と、
前記電流計測手段によって計測された第１の電流量に基づいて、前記プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定する感度推定手段と、
前記アノード電極に検出対象ガスが供給されているときに前記電流計測手段によって計測された第２の電流量に基づいて、検出対象の気体中に含まれる検出対象ガスの濃度を検出するガス検出手段と、
を含むガス検出装置。
【請求項２】
前記感度推定手段は、前記電流計測手段によって計測された前記第１の電流量に基づいて、前記アノード電極、前記カソード電極、及び前記プロトン伝導膜で構成されるキャパシタの静電容量、前記キャパシタの比誘電率、又は電流積分値を算出し、前記算出した前記静電容量、前記比誘電率、又は前記電流積分値に基づいて、前記プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定する請求項１記載のガス検出装置。
【請求項３】
前記感度推定手段は、前記電流計測手段によって計測された前記第１の電流量に基づいて、前記アノード電極、前記カソード電極、及び前記プロトン伝導膜の抵抗値を算出し、前記算出した前記抵抗値に基づいて、前記プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定する請求項１又は２記載のガス検出装置。
【請求項４】
前記ガス検出手段は、前記感度推定手段によって推定された前記感度係数と、前記第２の電流量とに基づいて、前記検出対象ガスの濃度を検出する請求項１〜請求項３の何れか１項記載のガス検出装置。
【請求項５】
前記電流計測手段は、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に所定の直流電圧を印加すると共に、前記第１の電流量を計測し、前記第１の電流量を計測した後に、前記第２の電流量を計測し、
前記ガス検出手段は、前記感度推定手段によって前記第１の電流量に基づいて推定された前記感度係数と、前記計測された前記第２の電流量とに基づいて、前記検出対象ガスの濃度を検出する請求項４記載のガス検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス検出装置に係り、特に、燃料電池を用いて検出対象ガスを検出するガス検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池を用いたアルコール検出器（カナダ  Ａｌｃｏｈｏｌ  Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅ  Ｓｙｓｔｅｍ社製）が知られている（例えば、非特許文献１）。このアルコール検出器では、プロトン伝導膜として硫酸を含浸させたポリマー膜を使用している。このアルコール検出器では、水のように揮発しない硫酸を用いることで、膜の経時変化を抑えている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】" ALERT J4X.ec Portable Breath Alcohol Tester "、[online]、[平成２３年６月１４日検索]、インターネット<URL: http://www.acs-corp.com/index.cfm?id=6224 >
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の非特許文献１に記載のアルコール検出器では、現在の燃料電池技術で主に使われているフッ素系ポリマー方式に比べてプロトン伝導性が低く、センサとしての感度が低い、という問題がある。また、プロトン伝導膜としてフッ素系ポリマーを用いた燃料電池を用いた場合であっても、プロトン伝導膜の含水量が減少することにより、感度が低下してしまう、という問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、簡易な構成で、プロトン伝導膜の含水量に応じたガスの検出感度を推定することができるガス検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のガス検出装置は、プロトン伝導膜の一方の面にアノード電極を設け、前記プロトン伝導膜の他方の面にカソード電極を設けた燃料電池と、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に所定の直流電圧を印加すると共に、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に流れる電流量を計測する電流計測手段と、前記電流計測手段によって計測された第１の電流量に基づいて、前記プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定する感度推定手段と、前記アノード電極に検出対象ガスが供給されているときに前記電流計測手段によって計測された第２の電流量に基づいて、検出対象の気体中に含まれる検出対象ガスの濃度を検出するガス検出手段と、を含んで構成されている。
【０００７】
本発明によれば、電流計測手段によって、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に所定の直流電圧を印加すると共に、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に流れる電流量を計測する。
【０００８】
そして、感度推定手段によって、前記電流計測手段によって計測された第１の電流量に基づいて、前記プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定する。ガス検出手段によって、前記アノード電極に検出対象ガスが供給されているときに前記電流計測手段によって計測された第２の電流量に基づいて、検出対象の気体中に含まれる検出対象ガスの濃度を検出する。
【０００９】
このように、検出対象ガスの濃度を検出するために計測される、燃料電池の両面に設けられたアノード電極及びカソード電極の間に流れる電流量に基づいて、プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定することにより、簡易な構成で、プロトン伝導膜の含水量に応じたガスの検出感度を推定することができる。
【００１０】
本発明に係る感度推定手段は、前記電流計測手段によって計測された前記第１の電流量に基づいて、前記アノード電極、前記カソード電極、及び前記プロトン伝導膜で構成されるキャパシタの静電容量、前記キャパシタの比誘電率、又は電流積分値を算出し、前記算出した前記静電容量、前記比誘電率、又は前記電流積分値に基づいて、前記プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定するようにすることができる。
【００１１】
本発明に係る感度推定手段は、前記電流計測手段によって計測された前記第１の電流量に基づいて、前記アノード電極、前記カソード電極、及び前記プロトン伝導膜の抵抗値を算出し、前記算出した前記抵抗値に基づいて、前記プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定するようにすることができる。
【００１２】
本発明に係るガス検出手段は、前記感度推定手段によって推定された前記感度係数と、前記第２の電流量とに基づいて、前記検出対象ガスの濃度を検出するようにすることができる。これによって、ガスの検出感度が低下しても、検出対象ガスの濃度を精度良く検出することができる。
【００１３】
本発明に係る電流計測手段は、前記アノード電極及び前記カソード電極の間に所定の直流電圧を印加すると共に、前記第１の電流量を計測し、前記第１の電流量を計測した後に、前記第２の電流量を計測し、前記ガス検出手段は、前記感度推定手段によって前記第１の電流量に基づいて推定された前記感度係数と、前記計測された前記第２の電流量とに基づいて、前記検出対象ガスの濃度を検出するようにすることができる。これによって、検出対象ガスの濃度を検出する度に、感度係数を推定するため、検出対象ガスの濃度を精度良く検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、検出対象ガスの濃度を検出するために計測される、燃料電池の両面に設けられたアノード電極及びカソード電極の間に流れる電流量に基づいて、プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定することにより、簡易な構成で、プロトン伝導膜の含水量に応じたガスの検出感度を推定することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態のガス検出装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のガス検出装置のコンピュータ概略構成を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）ポテンショスタットにより印加される直流電圧の変化を示すグラフ、（Ｂ）ポテンショスタットにより計測される電流量の変化を示すグラフ、及び（Ｃ）分析ガスの濃度の変化を示すグラフである。
【図４】燃料電池の等価回路を示す図である。
【図５】抵抗Ｒ及び比誘電率εｒと感度係数ＰＳＣとの関係を示すテーブルを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態のガス検出装置におけるガス濃度推定処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。
【図７】抵抗Ｒと感度係数ＰＳＣとの関係を示すグラフである。
【図８】比誘電率εｒと感度係数ＰＳＣとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態では、プロトン伝導に使用するプロトン伝導膜を用いた固体分子型の燃料電池をセンサとして使用して、ドライバの呼気からアルコールの濃度を検出するガス検出装置に、本発明を適用した場合を例に説明する。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態に係るガス検出装置１０は、運転席に設けられたステアリングコラム（図示省略）の、ドライバの呼気が到達可能な位置に取り付けられている。図１に示すように、ガス検出装置１０は、先端部に吸い込み口が形成された細長円筒状の分析ガス供給ライン１２を備えている。
【００１８】
ガス検出装置１０は、プロトン伝導膜１４の一方の面にアノード電極１６、他方の面にカソード電極１８を設けた固体高分子型燃料電池２０を備えている。分析ガス供給ライン１２の吸い込み口とは反対側の開口部は、アノード電極１６に向けられており、分析ガス供給ライン１２によって、吸い込み口から吸い込まれた分析対象ガス（ドライバの呼気）が、アノード電極１６に供給される。
【００１９】
また、ガス検出装置１０は、アノード電極１６とカソード電極１８との間に所定の直流電圧を印加し、その時にアノード電極１６とカソード電極１８との間に流れる電流量を計測するポテンショスタット２２と、ポテンショスタット２２から出力される電圧値及び電流量に基づいて、分析ガス濃度を推定するコンピュータ２４と、コンピュータ２４の演算結果を出力する出力装置２６とを備えている。なお、ポテンショスタット２２が、電流計測手段の一例である。
【００２０】
ポテンショスタット２２は、コンピュータ２４により指定された電圧値を印加するように必要な電流量を流すと共に、そのときの電圧波形および電流波形を計測結果として出力する。
【００２１】
なお、本実施の形態では、分析ガス供給時にアノード電極１６とカソード電極１８との間に正電圧を印加することにより、分析対象ガス中のアルコールの反応能力を上げる方式（限界電流方式）を用いる。
【００２２】
コンピュータ２４は、ガス検出装置１０全体の制御を司るＣＰＵ、後述するガス濃度推定処理ルーチンを実行するためのプログラム等の各種プログラム等を記憶した記憶媒体としてのＲＯＭ、ワークエリアとしてデータを一時格納するＲＡＭ、及びこれらを接続するバスを含むマイクロコンピュータで構成することができる。
【００２３】
図２に示すように、コンピュータ２４は、ポテンショスタット２２により印加される電圧を制御するための電圧制御部３０と、ポテンショスタット２２の出力を取得するデータ取得部３２と、ポテンショスタット２２の出力に基づいて、燃料電池２０に関する各種の値を算出するデータ算出部３４と、データ算出部３４の算出結果に基づいて、燃料電池２０の感度係数を推定する感度推定部３６と、ポテンショスタット２２の出力に基づいて、分析ガス供給時のピーク電流量を算出するピーク電流量算出部３８と、ピーク電流量及び燃料電池２０の感度係数に基づいて、分析ガス（呼気）中のアルコールガスの濃度を算出して、出力装置２６に表示するガス濃度推定部４０とを備えている。なお、ガス濃度推定部４０が、ガス検出手段の一例である。
【００２４】
電圧制御部３０は、非計測時にポテンショスタット２２により電圧Ｖ０を印加するように制御し、計測を開始すると、ポテンショスタット２２により印加される電圧をＶ0から正電圧Ｖ1に上昇させるように制御する。
【００２５】
データ取得部３２は、計測を開始すると、ポテンショスタット２２により出力される電圧波形及び電流波形を取得する。
【００２６】
ここで、本実施の形態のガス検出装置１０における燃料電池２０の感度係数算出の原理について説明する。図３は、燃料電池２０の感度係数を算出した後にガス濃度を推定する場合に、ポテンショスタット２２により計測されるアノード電極１６とカソード電極１８との間の電圧波形（図３（Ａ）参照）、電流波形（図３（Ｂ）参照）、分析ガス濃度の変化（図３（Ｃ）参照）を示している。
【００２７】
まず、プロトン伝導膜１４、アノード電極１６、及びカソード電極１８からなる固体高分子型の燃料電池２０を、図４に示すような、抵抗Ｒの抵抗器と静電容量Ｃのキャパシタを並列に接続した等価回路で表わすものとする。抵抗器の抵抗Ｒは、プロトン伝導膜１４、アノード電極１６、及びカソード電極１８全体の抵抗値に相当し、キャパシタの静電容量Ｃは、プロトン伝導膜１４、アノード電極１６、及びカソード電極１８で構成されるキャパシタの静電容量に相当する。このとき、アノード電極１６とカソード電極１８との間の電圧をＶ０からＶ１に切り替える時刻をｔ０、アノード電極１６とカソード電極１８との間を流れる電流量が安定する時刻（過渡応答による変化がなくなる時刻）をｔ１（ｔ０＜ｔ１）とし、時刻ｔにおけるアノード電極１６とカソード電極１８との間の電位差をｖ（ｔ）、アノード電極１６とカソード電極１８との間を流れる電流量をｉ（ｔ）とする。オームの法則により、抵抗Ｒは、以下の（１）式、（２）式、または（３）式のように求められる。また、静電容量Ｃは、以下の（４）式のように求められる。
【００２８】
【数１】
2013007702.tif 000003
【００２９】
さらに、静電容量Ｃは、アノード電極１６及びカソード電極１８の面積Ｓ、アノード電極１６とカソード電極１８との間の距離ｄ、真空の誘電率ε０、及びプロトン伝導膜１４の比誘電率εｒを用いて、以下の（５）式のように表される。
【００３０】
【数２】
2013007702.tif 000004
【００３１】
また、上記（４）式及び（５）式より、比誘電率εｒは、以下の（６）式のように求められる。
【００３２】
【数３】
2013007702.tif 000005
【００３３】
本実施の形態では、データ算出部３４によって、ポテンショスタット２２により印加される電圧をＶ0から正電圧Ｖ1に上げたときに取得された電圧波形及び電流波形に基づいて、上記（１）式、（２）式、又は（３）式に従って、抵抗Ｒを算出する。また、データ算出部３４は、過渡応答による変化がなくなるまでの電圧値及び電流量を用いて、上記（６）式に従って、比誘電率εｒを算出する。
【００３４】
また、分析ガス供給開始時刻ｔ２から分析ガス供給終了時刻ｔ３の間に、電流ｉ（ｔ）がピークとなる時刻をｔｐ（ｔ２≦ｔｐ≦ｔ３）とするとき、プロトン伝導膜１４の含水率が１００％の時のｉ（ｔｐ）と分析ガス中のアルコール濃度ＣＧＡＳとの関係を記述する関数をＦ１００（ｉ（ｔｐ））とすると、以下の（７）式が成り立つ。
【００３５】
【数４】
2013007702.tif 000006
【００３６】
ただし、実際にはプロトン伝導膜１４の含水率が時間の経過と共に低下する。ここで、含水量の変化に伴う感度変化を表す感度係数をＰＳＣ（０≦ＰＳＣ≦１、含水率が１００％のときＰＳＣ＝１）とすると、アルコール濃度ＣＧＡＳは、以下の（８）式のように表される。
【００３７】
【数５】
2013007702.tif 000007
【００３８】
ここで、プロトン伝導膜１４の含水率が低下すると、プロトン伝導膜１４の抵抗Ｒ及び比誘電率εｒは増加する。このため、感度係数ＰＳＣは、抵抗Ｒ及び比誘電率εｒの関数ｇ（Ｒ、εｒ）で表すことができる。または、関数ｇ（Ｒ、εｒ）に基づいて与えられる図５に示すような抵抗Ｒ及び比誘電率εｒと感度係数ＰＳＣの関係を表すテーブルにより、抵抗Ｒ及び比誘電率εｒから感度係数ＰＳＣを推定することも可能である。
【００３９】
そこで、本実施の形態では、感度推定部３６によって、データ算出部３４により算出された抵抗Ｒ及び比誘電率εｒと、予め求められた抵抗Ｒ及び比誘電率εｒと感度係数ＰＳＣとの関係を表すテーブルとに基づいて、感度係数ＰＳＣを推定する。
【００４０】
ピーク電流量算出部３８は、分析ガス（ドライバの呼気）が供給されているときに取得された電流波形に基づいて、ピーク電流量ｉ（ｔｐ）を算出する。
【００４１】
ガス濃度推定部４０は、算出されたピーク電流量ｉ（ｔｐ）と、推定された感度係数ＰＳＣとに基づいて、上記（８）式に従って、分析ガス中のアルコール濃度を算出し、算出されたアルコール濃度を、出力装置２６に表示するように制御する。
【００４２】
次に、図６を参照して、本実施の形態におけるガス濃度推定処理ルーチンについて説明する。本ルーチンは、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより行われる。
【００４３】
ステップ１００で、ポテンショスタット２２により印加される直流電圧の電圧値を、Ｖ0からＶ1に変更するように制御する。
【００４４】
そして、ステップ１０２で、ポテンショスタット２２から、過渡応答が安定するまでの予め定められた所定期間分の電圧波形及び電流波形を取得する。次のステップ１０４では、上記ステップ１０２で取得した電圧波形及び電流波形に基づいて、燃料電池２０の等価回路における抵抗値Ｒ及びキャパシタの比誘電率εｒを算出する。
【００４５】
そして、ステップ１０６において、上記ステップ１０４で算出した抵抗値Ｒ及び比誘電率εｒに基づいて、感度係数を推定する。
【００４６】
次のステップ１０８では、ドライバに対して呼気を吹きかけるように指示するメッセージを出力装置２６に表示するように制御する。これによって、ドライバが、分析ガス供給ライン１２の吸い込み口に呼気を吹きかけ、ドライバの呼気が、アノード電極１６に供給される。
【００４７】
そして、ステップ１１０では、ポテンショスタット２２から、上記ステップ１０８で表示したメッセージに応じたドライバの呼気が吹きかけられているときの予め定められた所定期間分の電流波形を取得する。次のステップ１１２では、上記ステップ１１０で取得した電流波形に基づいて、ピーク電流量を算出する。
【００４８】
そして、ステップ１１４において、上記ステップ１０６で推定した感度係数、及び上記ステップ１１２で算出したピーク電流量に基づいて、アルコール濃度を推定する。次に、ステップ１１６で、上記ステップ１１４の推定結果を出力装置２６に表示して処理を終了する。
【００４９】
以上説明したように、第１の実施の形態に係るガス検出装置によれば、アルコールガスの濃度を検出するために計測される、燃料電池の両面に設けられたアノード電極及びカソード電極の間に流れる電流量に基づいて、プロトン伝導膜の含水量に応じた感度係数を推定することにより、特別な構成を付加することなく、簡易な構成で、プロトン伝導膜の含水量に応じたガスの検出感度を推定することができる。
【００５０】
また、アルコールガスの濃度を検出する度に、まず、感度係数を推定するため、アルコールガスの濃度を安定して精度良く検出することができる。
【００５１】
また、プロトン伝導膜を用いた燃料電池の感度が、プロトン伝導膜の含水量低下により低下した場合であっても、感度補正を行うことが可能になり、長期間安定して計測できる高感度なアルコール検出装置を実現することができる。
【００５２】
また、高感度なプロトン伝導膜を用いた燃料電池を使用するため、吹きかけ式でも十分な感度を有するアルコール検出装置が実現可能になる。
【００５３】
また、プロトン伝導膜の含水率が低下し、固体高分子型燃料電池のセンサとしての感度が低下した場合であっても、プロトン伝導膜の等価回路の抵抗Ｒ及び比誘電率εｒより感度を推定することができるため、アルコール濃度の計測精度向上、センサの長寿命化、センサの交換時期の診断等、固体高分子型の燃料電池を用いたアルコールセンサの実現に不可欠な効果を得ることができる。
【００５４】
なお、上記の実施の形態では、抵抗Ｒ及び比誘電率εｒを用いて感度係数ＰＳＣを推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。本実施の形態では、アノード電極１６及びカソード電極１８の面積Ｓ、アノード電極１６とカソード電極１８との間の距離ｄは一定であるため、比誘電率εｒを静電容量Ｃに置き換えて、抵抗Ｒ及び静電容量Ｃの関係を示す関数ｇ（Ｒ、Ｃ）又はテーブルに基づいて、感度係数ＰＳＣを推定するようにしてもよい。
【００５５】
さらに、電圧Ｖ０及びＶ１を固定値とすることにより、以下の（９）式に示す電流の積分値Ｉは、静電容量Ｃに比例する。
【００５６】
【数６】
2013007702.tif 000008
【００５７】
このことから、比誘電率εｒまたは静電容量Ｃを電流積分値Ｉに置き換えて、抵抗Ｒ及び電流積分値Ｉの関係を示す関数ｇ（Ｒ、Ｉ）又はテーブルに基づいて、感度係数ＰＳＣを推定するようにしてもよい。
【００５８】
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態に係るガス検出装置の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
第２の実施の形態では、燃料電池の等価回路における抵抗値のみを求めて、感度係数を推定している点が、第１の実施の形態と異なっている。
【００６０】
第２の実施の形態に係るガス検出装置では、データ算出部３４によって、ポテンショスタット２２により取得された電圧波形及び電流波形に基づいて、上記（１）式、（２）式、又は（３）式に従って、抵抗Ｒを算出する。
【００６１】
感度推定部３６は、データ算出部３４により算出された抵抗Ｒと、図７に示すような、抵抗Ｒと感度係数ＰＳＣとの関係を表わす予め求められた関数ｇＲ（Ｒ）とに基づいて、感度係数ＰＳＣを推定する。
【００６２】
なお、第２の実施の形態に係るガス検出装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６３】
なお、上記の実施の形態では、抵抗Ｒと感度係数ＰＳＣとの関係を表わす関数ｇＲ（Ｒ）を用いて、感度係数ＰＳＣを推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。関数ｇＲ（Ｒ）に基づいて与えられる抵抗Ｒと感度係数ＰＳＣの関係を表すテーブルにより、抵抗Ｒから感度係数ＰＳＣを推定するようにしてもよい。
【００６４】
次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態に係るガス検出装置の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００６５】
第３の実施の形態では、燃料電池の等価回路における抵抗の存在を無視して、キャパシタの比誘電率のみを求めて、感度係数を推定している点が、第１の実施の形態と異なっている。
【００６６】
燃料電池２０の等価回路において、抵抗Ｒの存在を無視すると、上記（４）式は、以下の（１０）式のように記述され、上記（６）式は、以下の（１１）式のように記述される。
【００６７】
【数７】
2013007702.tif 000009
【００６８】
そこで、第３の実施の形態に係るガス検出装置では、データ算出部３４によって、ポテンショスタット２２により印加される電圧をＶ0から正電圧Ｖ1に上げたときに取得された電圧波形及び電流波形から、過渡応答による変化がなくなるまでの電圧値及び電流量を用いて、上記（１１）式に従って、比誘電率εｒを算出する。
【００６９】
感度推定部３６は、データ算出部３４により算出された比誘電率εｒと、図８に示すような、比誘電率εｒと感度係数ＰＳＣとの関係を表わす予め求められた関数ｇＣ（εｒ）とに基づいて、感度係数ＰＳＣを推定する。
【００７０】
なお、第３の実施の形態に係るガス検出装置の他の構成及び作用については、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００７１】
なお、上記の実施の形態では、比誘電率εｒと感度係数ＰＳＣとの関係を表わす関数ｇＣ（εｒ）を用いて、感度係数ＰＳＣを推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。関数ｇＣ（εｒ）に基づいて与えられる比誘電率εｒと感度係数ＰＳＣとの関係を表すテーブルにより比誘電率εｒから感度係数ＰＳＣを推定するようにしてもよい。
【００７２】
また、本実施の形態では、アノード電極１６及びカソード電極１８の面積Ｓ、アノード電極１６及びカソード電極１８の間の距離ｄは一定であるため、比誘電率εｒを静電容量Ｃに置き換えて、同様の方法で感度係数ＰＳＣを推定するようにしてもよい。さらに、電圧Ｖ０及びＶ１を固定値とすることにより、以下の（１２）式に示す電流の積分値Ｉは静電容量Ｃに比例する。
【００７３】
【数８】
2013007702.tif 000010
【００７４】
このことから、比誘電率εｒまたは静電容量Ｃを電流積分値Ｉに置き換えて、電流積分値Ｉと感度係数ＰＳＣとの関係を示す関数又はテーブルに基づいて、感度係数ＰＳＣを推定するようにしてもよい。
【００７５】
また、上記の第１の実施の形態〜第３の実施の形態において、算出された呼気中のアルコールの濃度を表示する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、算出したアルコールの濃度と予め定めた閾値とを比較し、算出したアルコールの濃度が閾値以上の場合に、エンジンが始動できないように制御することにより、飲酒運転予防のための安全システムを実現してもよい。
【００７６】
また、上記の実施の形態では、ドライバの呼気から分析対象ガスを検出する場合について説明したが、ガス検出装置を携帯可能に構成する等により、本発明をドライバ以外の人間の呼気から分析対象ガスを検出する場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０   ガス検出装置
１２   分析ガス供給ライン
１４   プロトン伝導膜
１６   アノード電極
１８   カソード電極
２０   燃料電池
２２   ポテンショスタット
２４   コンピュータ
３０   電圧制御部
３２   データ取得部
３４   データ算出部
３６   感度推定部
３８   ピーク電流量算出部
４０   ガス濃度推定部
【図１】
2013007702.tif 000011
【図２】
2013007702.tif 000012
【図３】
2013007702.tif 000013
【図４】
2013007702.tif 000014
【図５】
2013007702.tif 000015
【図６】
2013007702.tif 000016
【図７】
2013007702.tif 000017
【図８】
2013007702.tif 000018